過冷

undercooling，supercooling

定義：實際溫度低于平衡相變溫度的現(xiàn)象。

學(xué)科：材料科學(xué)技術(shù)_材料科學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)_材料科學(xué)基礎(chǔ)_材料組織結(jié)構(gòu)

相關(guān)名詞：凝固點 冰點 冰核

【延伸閱讀】

我們把逐漸冷卻的液體變?yōu)楣腆w的溫度稱為凝固點。水的凝固點也稱冰點。我們以水為例來看看什么是過冷。通常，在常壓（地表的標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）下，水的凝固點顯然應(yīng)該是0℃，這也是0℃最初的定義。然而，我們卻不能就此認(rèn)為“不可能把液態(tài)水冷卻到0℃以下的溫度”，因為這實際上是可行的。

例如，把自來水灌進(jìn)塑料瓶放進(jìn)冰箱的冷凍室，盡量讓它慢慢地均勻冷卻。當(dāng)然，只要冷卻時間足夠長，水總會結(jié)冰。但如果時間控制得好，就能夠得到溫度低于0℃但還沒有結(jié)冰的水。液體的這種狀態(tài)稱為過冷。

我們把盛有過冷狀態(tài)的水（以下簡稱“過冷水”）的塑料瓶慢慢取出，打開瓶蓋讓水從高處流出倒入容器。這時可見流下的水一接觸到容器就變成冰霜狀的固體了。這現(xiàn)象是不是有點不可思議呢？這是因為過冷狀態(tài)的液體具有在受到撞擊的瞬間立刻凝固的性質(zhì)。

那么，為什么在0℃以下都沒有結(jié)冰的水會瞬間凍住呢？為了回答這個問題，讓我們從微觀視角來思考一下“從液體到固體的變化”吧。

在水（液體）中，水分子具有能夠運(yùn)動的自由度。相反，在冰（固體）中，水分子互相緊緊吸引，整齊地排列起來。也就是說，水變成冰時，水分子必須排列起來。但是，慢慢冷卻水，只是讓水分子的運(yùn)動速度緩慢減小，并沒有機(jī)會讓它們排列起來。正是因為這樣，我們才得到了過冷狀態(tài)的液體。

從高處把過冷水倒入容器，落下時受到的撞擊就是使水分子排列起來的觸發(fā)因素。水分子受到擠壓，被迫排列起來，水中就產(chǎn)生了小冰塊。

這些小冰塊大到一定程度，周圍的水分子就會相繼不斷地排列到一起，冰塊也就快速地不斷變大。當(dāng)然，在冰塊的體積還不是很大時，也可能重新變成水。但是，冰塊越大，就越容易變得更大。只要在一瞬間產(chǎn)生這種臨界大小的冰塊（冰核），那么水就會很快地結(jié)冰。

實際上，冰核可以是懸浮在水中的臟東西、雜質(zhì)或者容器壁的凸起等。如果你無論怎樣小心翼翼地冷凍也不能獲得過冷水的話，那么也許就是這些東西在作怪。